EP0025955A1 - Piezoelektrischer Tonrufwandler - Google Patents

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EP0025955A1
EP0025955A1 EP80105477A EP80105477A EP0025955A1 EP 0025955 A1 EP0025955 A1 EP 0025955A1 EP 80105477 A EP80105477 A EP 80105477A EP 80105477 A EP80105477 A EP 80105477A EP 0025955 A1 EP0025955 A1 EP 0025955A1
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EP
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transducer
plate
resonance
resonance frequency
piezoelectric
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Klaus Baier
Erwin Martin
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Siemens AG
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/225—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only  for telephonic receivers
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/10—Resonant transducers, i.e. adapted to produce maximum output at a predetermined frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric transducer for emitting a ringing tone with a transducer plate clamped between bearing bodies and provided with a piezoelectric layer, in particular for signal generators of telephone systems.
  • a piezoelectric transducer of the type specified above is known from DE-PS 19 61 217.
  • Transducers of this type can basically be used as sound generators or sound receivers. If these transducers are used as sound generators, in particular as signal generators for telephone sets, it is necessary to take certain measures in order to achieve a high volume.
  • the transducer is controlled by a ringing oscillator which supplies two alternating signals, the frequencies of which are tuned to two resonant frequencies of the transducer.
  • the desired strength of the call can be achieved relatively easily.
  • the one resonance frequency is formed by the plate resonance determined by the transducer plate.
  • the resonance of the transducer plate in addition to the strength and size of W a ndlerplatte itself determined by their clamping to a decisive extent.
  • the resonance can develop to a maximum when the transducer plate is clamped in its edge region as undamped as possible, as can advantageously be achieved by clamping the transducer plate in two elastic bearing bodies.
  • the other resonance frequency can advantageously be determined by a Helmholtz resonator, which is arranged in front of the sound-emitting side of the transducer plate.
  • the resonance frequency of the Helmholtz resonator may be higher than the resonance frequency of the transducer plate.
  • the maximum possible volume of the signal generator is determined by this resonance frequency. A small spread of the frequency and the sound level is advantageous.
  • the signal generator shown in Fig. 1 consists of a Ge housing 1, in the interior of which is provided with a piezoelectric layer 2 transducer plate 3 between two elastic bearing bodies 4 and 5.
  • the converter plate By arranging the converter plate, the converter is divided into different volumes, namely into a rear space 6 with the volume V 3 and the suspension C 3 , and into an anteroom 7 with the volume V 2 and the suspension C 2 .
  • a cylindrical opening 8 is provided on the outside, which forms the Helmholtz resonator opening with its mass m 21, its frictional resistance r 2 and the area A 2 .
  • the converter plate 3 has a mass m 1 , a suspension c 1 and a frictional resistance r 1 .
  • the converter On the outside, the converter is terminated with the acoustic impedance Z ak .

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  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
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Abstract

Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte.
Aufgabe ist es Wandler und Tonrufoszillator als Ansteuerteil so aufeinander abzustimmen, daß ein durchdringender, lauter Ruf des Wandlers erzielbar ist. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind. Anwendbar bei Signalgebern der Fernsprechtechnik.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, insbesondere für Signalgeber von Fernsprechanlagen.
  • Ein piezoelektrischer Wandler der oben angegebenen Bauart ist durch die DE-PS 19 61 217 bekannt. Wandler dieser Art sind'grundsätzlich als Schallgeber oder Schallempfänger verwendbar. Verwendet man diese Wandler als Schallgeber, insbesondere als Signalgeber für Fernsprechgeräte, so ist es erforderlich, bestimmte Maßnahmen zu treffen, um eine hohe Lautstärke zu erzielen.
  • Bei hochwertigen Wandlern werden Vorkehrungen getroffen, die Resonanzfrequenzen weit außerhalb des für den Fernsprechverkehr interessierenden Frequenzbereiches zu legen, so daß die Bestimmungsgrößen des Schallfeldes und der mechanischen Auslenkung der Wandlerplatte innerhalb des interessierenden Frequenzbereiches weitgehend frequenzunabhängig sind. Im Interesse eines möglichst großen Wirkungsgrades kann man bei elektroakustischen Wandlern für Fernsprechzwecke im allgemeinen nicht darauf verzichten, die Einspannung der Wandlerplatte so zu wählen, daß eine oder mehrere Resonanzfrequenzen innerhalb oder in der Nähe des interessierenden Frequenzbereiches liegen. Um dennoch die Frequenzabhängigkeit des elektroakustischen Übertragungsfaktors innerhalb eines vorgegebenen Toleranzschemas zu halten, werden derartige Wandler mit entsprechend abgestimmten Resonatoren gekoppelt, mit deren Hilfe Resonanzspitzen kompensiert werden können.
  • Werden derartige Wandler als Signalgeber in Fernsprechanlagen eingesetzt, so werden keine Anforderungen an einen gleichmäßigen Frequenzgang gestellt, sondern es können die Resonanzstellen zur Erhöhung des abzustrahlenden Schalles ausgenutzt werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wandler und Tonrufoszillator als Ansteuerteil so aufeinander abzustimmen, daß ein durchdringender, lauter Ruf des Signalgebers erzielbar ist.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind.
  • Durch die zwei alternierenden, auf die Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmten Signale des Tonrufoszillators ist die gewünschte Stärke des Rufes relativ unproblematisch erzielbar.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte bestimmten Plattenresonanz gebildet ist.
  • Die Resonanz der Wandlerplatte wird neben der Stärke und Größe der Wandlerplatte selbst in entscheidendem Maß durch deren Einspannung bestimmt. Die Resonanz kann sich dann maximal ausbilden, wenn die Wandlerplatte in ihrem Randbereich möglichst ungedämpft eingespannt ist, wie dies in vorteilhafter Weise durch die Einspannung der Wandlerplatte in zwei elastischen Lagerkörpern erzielt werden kann.
  • Die andere Resonanzfrequenz kann in vorteilhafter Weise durch einen Helmholtzresonator bestimmt sein, der vor der .schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.
  • Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte. Durch diese Resonanzfrequenz ist die maximal mögliche Lautstärke des Signalgebers bestimmt. Vorteilhaft ist dabei eine geringe Streuung der Frequenz und des Schallpegels.
  • Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines piezoelektrischen Signalgebers im Schnitt und
    • Fig. 2 eine Ersatzschaltung zu der Anordnung nach Fig. 1.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Signalgeber besteht aus einem Gehäuse 1, in dessen Inneren eine mit einer piezoelektrischen Schicht 2 versehene Wandlerplatte 3 zwischen zwei elastischen Lagerkörpern 4 und 5 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Wandlerplatte wird der Wandler in verschiedene Volumina aufgeteilt und zwar in einen Rückraum 6 mit dem Volumen V3 und der Federung C3, und in einen Vorraum 7 mit dem Volumen V2 und der Federung C2. Nach außen ist eine zylinderförmige Öffnung 8 vorgesehen, die die Helmholtzresonatoröffnung mit ihrer Masse m21 ihren Reibungswiderstand r2 und der Fläche A2 bildet. Die Wandlerplatte 3 weist eine Masse m1, eine Federung c1 und einen Reibungswiderstand r1 auf. Nach außen hin ist der Wandler mit der akustischen Impedanz Zak abgeschlossen.
  • Unter- Verwendung der angegebenen Bezeichnungen ist nun in Fig. 2 ein Ersatzschaltbild dargestellt, das sich in folgende Bereiche aufgliedert:
    • A für den Generator
    • B für den Wandler
    • C für den Helmholtzresonator und
    • D für den akustischen Abschluß Zak.

Claims (5)

1. Piezoelektrischer Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, insbesondere für Signalgeber von Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet , daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind.
2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß. die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte (3) bestimmten Plattenresonanz gebildet ist.
3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 2, d a - durch gekennzeichnet, daß die Wandlerplatte von zwei elastischen Lagerkörpern (4, 5) in ihrem Randbereich gehalten ist.
4. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Resonanzfrequenz durch einen Helmholtzresonator bestimmt ist, der vor der schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.
5. Piezoelektrischer Wandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte.
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AU (1) AU538420B2 (de)
BR (1) BR8005981A (de)
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